Недавно обнаруженный белок помогает Toxoplasma gondii выживать в условиях окислительного стресса, находясь внутри своей цисты, что указывает на потенциальную терапевтическую мишень для самого успешного в мире паразита.
Сдержать распространение паразита Toxoplasma gondii — задача непростая, будучи размером всего в несколько микрометров он заразил более двух миллиардов человек по всему миру. К счастью, люди со здоровой иммунной системой могут сдерживать распространение паразита. Однако люди с ослабленным иммуннитетом уязвимы к инфекции и подвержены риску головных болей и судорог, поэтому изучение того, как паразит стал настолько успешным, является важной темой для исследователей. При длительной инфекции T. gondii образует цисты по всему телу, в которых сотни паразитов живут, тесно прижавшись друг к другу. В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, ученые показали, как паразиты процветают в этих стесненных условиях, где мало питательных веществ и быстро накапливаются отходы. Полученные результаты также указывают на возможную терапию T. gondii, которая могла бы повысить эффективность противопаразитарных препаратов.
Ученые, проводившие новое исследование, проанализировали геном T. gondii в двух различных условиях: когда паразит рос при низкой плотности популяции и когда он находился в тесноте рядом с другими паразитами. Этот подход был разработан для поиска генов, экспрессия которых увеличивалась при попадании паразита в условия скученности. «Геномный скрининг стал мощным инструментом для изучения того, как скученность влияет на жизнеспособность паразита», — рассказал соавтор нового исследования Чинмай Каллурая.
В ходе исследования был обнаружен ранее неизвестный белок, который команда назвала белком, регулирующим реакцию паразита T. gondii на окисление (TgPRO). Этот белок является регулятором нескольких ключевых компонентов метаболизма паразита. «TgPRO оказался очень важным при высокой плотности популяции. Поскольку о нем почти ничего не было известно, мы хотели понять, какую роль он играет», — пояснил Каллурая. Исследователи обнаружили, что T. gondii подвергается значительному метаболическому стрессу в условиях высокой плотности популяции. Этот включает окислительный стресс при котором накапливаются нестабильные активные формы кислорода. Эти формы кислорода могут повреждать клетки, поэтому важно подавлять их активность. Авторы исследования обнаружили, что TgPRO уравновешивает окисление в паразите. Когда они отключили TgPRO в геномах паразитов, уровень активных форм кислорода в них повысился, что повлияло на их выживание в условиях высокой плотности популяции.
Отключение TgPRO изменило и другие компоненты метаболизма паразитов. У мутантов, лишенных этого белка, наблюдались изменения в обработке железа и глюкозы, а также изменения в уровне активности митохондрий, вырабатывающих энергию. Ученые показали, что подавление TgPRO вызывает все эти изменения, поскольку в норме этот белок связывается почти с 90 РНК-транскриптами, участвующими в ключевых метаболических функциях, прежде чем они будут транслированы в белки.
Затем исследователи решили выяснить, как TgPRO способствует длительному заражению токсоплазмозом. Они показали, что у мышей, зараженных мутантными паразитами T. gondii, при подавлении TgPRO в головном мозге образовывались меньшие по размеру кисты. Ученые предположили, что паразит, вероятно, использует TgPRO для переключения в другой метаболический режим, когда он погружается в кисты. «Показывая, что TgPRO влияет на рост кист, мы предполагаем, что те же самые метаболические изменения необходимы и в головном мозге и получаем подсказки о том, как паразиты сохраняются там в течение месяцев или лет», — сообщил Каллурая.
